CN116447166B - 一种空气压缩机叶轮轴向力平衡方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及空气压缩机领域，尤其涉及一种空气压缩机叶轮轴向力平衡方法。包括扩压器，扩压器一侧设有叶轮，另一侧设有轴承座，叶轮安装在主轴上，叶轮的轮背端面和扩压器端面之间间隙配合，扩压器与轴承座之间的主轴上固定安装有平衡盘，平衡盘的两侧端面分别与扩压器与轴承座之间间隙配合，叶轮和扩压器之间间隙与平衡盘和扩压器之间的间隙相连通，平衡盘的外圆表面与轴承座之间设有迷宫结构。将叶轮轮背受到的轴向力分成两部分，其中的一部分作用于叶轮轮背，另一部分作用在扩压器背部，扩压器承受的轴向力不再作用于轴系，从而有效地减小叶轮的轴向力，减小叶轮及主轴的窜动量，叶轮转速提高，提升叶轮的稳定性，利于提升叶轮的压缩效率。
Description
技术领域：
本发明涉及空气压缩机领域，尤其涉及一种空气压缩机叶轮轴向力平衡方法。
背景技术：
在离心式空压机结构中，气体从叶轮增压后，不仅压力获得提高，动能也有很大的增加，为了充分利用这部分动能，使气体压力进一步提高，在紧接叶轮的出口处都会设置扩压器，安装时叶轮固定在主轴上随主轴高速旋转，扩压器固定安装在壳体上，叶轮与扩压器之间间隙配合。工作时，经过叶轮增压的气体绝大部分流进蜗壳经历二次扩压，少量气体会经叶轮轮背与扩压器之间的间隙流进电机腔。由于叶轮顶部的气体压力接近大气压，并未经历加压过程，所以在叶轮顶部与轮背端面间产生了压力差，对叶轮产生轴向力，会导致叶轮轴向窜动增加，降低叶轮转速，影响叶轮的稳定性。
综上，在离心式空压机领域，叶轮轮背的轴向力问题已成为行业内亟需解决的技术难题。
发明内容：
本发明为了弥补现有技术的不足，提供了一种空气压缩机叶轮轴向力平衡方法，解决了以往叶轮轮背与扩压器之间产生轴向力导致叶轮轴向窜动增加、降低叶轮转速、影响叶轮稳定性的问题。
本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：
一种空气压缩机叶轮轴向力平衡方法，包括扩压器，扩压器一侧设有叶轮，另一侧设有轴承座，叶轮安装在主轴上，所述叶轮的轮背端面和扩压器端面之间间隙配合，所述扩压器与轴承座之间的主轴上固定安装有平衡盘，平衡盘与扩压器之间间隙配合，进入叶轮轮背与扩压器之间的气体同时会进入平衡盘和扩压器之间的间隙，从而将叶轮轮背受到的轴向力分成两部分，其中的一部分作用于叶轮轮背，另一部分作用在扩压器背部，以减小叶轮所受到的轴向力。
所述平衡盘与轴承座之间间隙配合。
所述轴承座的端面设有与平衡盘间隙配合的平衡盘槽。
叶轮和扩压器之间间隙与平衡盘和扩压器之间的间隙相连通。
所述平衡盘的外圆表面与轴承座之间设有迷宫结构。
所述迷宫结构包括设在平衡盘槽侧壁内的若干个环形凹槽，环形凹槽与平衡盘的外圆表面位置对应。
所述叶轮和扩压器之间间隙与平衡盘和扩压器之间的间隙尺寸相同。
所述扩压器端面上设有与叶轮轮背间隙配合的叶轮槽。
所述叶轮与平衡盘之间的主轴上固定安装有密封套。
所述主轴的轴端设有锁紧螺母用于将叶轮、密封套以及平衡盘压紧固定。
本发明采用上述方案，具有以下优点：
通过在扩压器与轴承座之间的主轴上安装平衡盘，平衡盘和扩压器之间的间隙配合，进入叶轮轮背与扩压器之间的气体同时会进入平衡盘和扩压器之间的间隙，从而将叶轮轮背受到的轴向力分成两部分，其中的一部分作用于叶轮轮背，另一部分作用在扩压器背部，由于扩压器是固定在空压机壳体上，因此扩压器承受的轴向力不再作用于轴系，从而有效地减小叶轮的轴向力，减小叶轮及主轴的窜动量，减小止推轴承的轴向力，叶轮转速提高，提升叶轮的稳定性，利于提升叶轮的压缩效率。
附图说明：
图1为本发明的剖视结构示意图。
图中，1、叶轮，2、扩压器，3、轴承座，4、主轴，5、平衡盘，6、环形凹槽，7、密封套。
具体实施方式：
为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本发明进行详细阐述。
如图1所示，一种空气压缩机叶轮轴向力平衡方法，包括扩压器2，扩压器2一侧设有叶轮1，另一侧设有轴承座3，叶轮1安装在主轴4上，所述叶轮1的轮背端面和扩压器2端面之间间隙配合，所述扩压器2与轴承座3之间的主轴4上固定安装有平衡盘5，平衡盘5与扩压器2之间间隙配合，进入叶轮1轮背与扩压器2之间的气体同时会进入平衡盘5和扩压器2之间的间隙，从而将叶轮1轮背受到的轴向力分成两部分，其中的一部分作用于叶轮1轮背，另一部分作用在扩压器2背部，以减小叶轮1所受到的轴向力。
所述平衡盘5与轴承座3之间间隙配合。
所述轴承座3的端面设有与平衡盘5间隙配合的平衡盘槽，平衡盘5放置在平衡盘槽内间隙配合，平衡盘5随主轴4旋转。
叶轮1和扩压器2之间间隙与平衡盘5和扩压器2之间的间隙相连通，气体可从叶轮1和扩压器2之间间隙进入平衡盘5和扩压器2之间的间隙。
所述平衡盘5的外圆表面与轴承座3之间设有迷宫结构，所述迷宫结构包括设在平衡盘槽侧壁内的若干个环形凹槽6，环形凹槽6与平衡盘5的外圆表面位置对应，迷宫结构可减少气体进入电机腔，使叶轮1轮背和扩压器2背后的气体压力一致，气体产生的轴向力一致，提升轴向力平衡的效果。
所述叶轮1和扩压器2之间间隙与平衡盘5和扩压器2之间的间隙尺寸相同，同样为了使叶轮1轮背和扩压器2背后的气体压力一致，气体产生的轴向力一致，提升轴向力平衡的效果。
所述扩压器2端面上设有与叶轮1轮背间隙配合的叶轮槽，叶轮1放置在叶轮槽内间隙配合。
所述叶轮1与平衡盘5之间的主轴4上固定安装有密封套7，用于避免气体从轴承座3与主轴4之间的间隙向电机腔泄漏。
所述主轴4的轴端设有锁紧螺母用于将叶轮1、密封套7以及平衡盘5压紧固定。
工作原理：
工作时，经过叶轮1增压的气体绝大部分流进蜗壳经历二次扩压，少量气体进入叶轮1轮背与扩压器2之间的间隙，由于叶轮1和扩压器2之间间隙与平衡盘5和扩压器2之间的间隙相连通，进入叶轮1轮背与扩压器2之间的气体同时会进入平衡盘5和扩压器2之间的间隙，从而将叶轮1轮背受到的轴向力分成两部分，其中的一部分作用于叶轮1轮背，另一部分作用在扩压器2背部，由于扩压器2是固定在空压机壳体上，因此扩压器2承受的轴向力不再作用于轴系，从而有效地减小叶轮1的轴向力，减小叶轮1及主轴4的窜动量，减小止推轴承的轴向力，叶轮1转速提高，提升叶轮1的稳定性，利于提升叶轮1的压缩效率。
上述具体实施方式不能作为对本发明保护范围的限制，对于本技术领域的技术人员来说，对本发明实施方式所做出的任何替代改进或变换均落在本发明的保护范围内。
本发明未详述之处，均为本技术领域技术人员的公知技术。
Claims (5)
1.一种空气压缩机叶轮轴向力平衡方法，包括扩压器，扩压器一侧设有叶轮，另一侧设有轴承座，叶轮安装在主轴上，其特征在于：所述叶轮的轮背端面和扩压器端面之间间隙配合，所述扩压器与轴承座之间的主轴上固定安装有平衡盘，平衡盘与扩压器之间间隙配合，进入叶轮轮背与扩压器之间的气体同时会进入平衡盘和扩压器之间的间隙，从而将叶轮轮背受到的轴向力分成两部分，其中的一部分作用于叶轮轮背，另一部分作用在扩压器背部，以减小叶轮所受到的轴向力；
所述平衡盘与轴承座之间间隙配合，所述轴承座的端面设有与平衡盘间隙配合的平衡盘槽；叶轮和扩压器之间间隙与平衡盘和扩压器之间的间隙相连通；所述平衡盘的外圆表面与轴承座之间设有迷宫结构，所述迷宫结构包括设在平衡盘槽侧壁内的若干个环形凹槽，环形凹槽与平衡盘的外圆表面位置对应。
2.根据权利要求1所述的一种空气压缩机叶轮轴向力平衡方法，其特征在于：所述叶轮和扩压器之间间隙与平衡盘和扩压器之间的间隙尺寸相同。
3.根据权利要求1所述的一种空气压缩机叶轮轴向力平衡方法，其特征在于：所述扩压器端面上设有与叶轮轮背间隙配合的叶轮槽。
4.根据权利要求1所述的一种空气压缩机叶轮轴向力平衡方法，其特征在于：所述叶轮与平衡盘之间的主轴上固定安装有密封套。
5.根据权利要求4所述的一种空气压缩机叶轮轴向力平衡方法，其特征在于：所述主轴的轴端设有锁紧螺母用于将叶轮、密封套以及平衡盘压紧固定。
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